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3.3 产品工艺流程的设计与选择

3.3.1 生产流程的分类

根据生产类型的不同,生产流程有三种基本类型。

1.对象(产品)专业生产流程

按不同的加工对象(产品、零件)分别建立不同的生产单位称为产品对象专业化。在按对象专业化原则建立的生产单位里配备了为加工某种产品(零件)所需的全套设备、工艺装备和各有关工种的工人,使该产品(零件)的全部(或大部分)工艺过程能在该生产单位内完成,又称流水线生产。例如,利用流水线生产形式建立的汽车厂、发动机分厂、电机车间、曲轴工段等生产单位(见图3-10)。其优缺点如表3-4所示。这种形式适用于品种比较少而需求量大的大批量生产类型。

表3-4 按对象(产品)专业化建立生产单位的优缺点

图3-10 对象专业化示意图

2.工艺专业生产流程

按照不同的生产工艺内容分别建立不同的生产单位称为工艺专业化。在按工艺专业化建立的生产单位里,集中了相同类型的设备和相同工种的工人,可以对不同种类的加工对象从事相同工艺方法的加工。如铸造厂、锻造厂、热处理厂、车工工段、铣刨工段等生产单位(见图3-11、图3-12)。其优缺点如表3-5所列,对于人的组织,按照工艺专业化建立的是职能部门,如计划处、财务处、设备处等。此适用于多品种中小批量或单件生产类型。

图3-11 工艺专业化示意图

图3-12 某企业车工车间(工艺专业化)

表3-5 按工艺专业化建立生产单位的优缺点

3.项目生产流程

对有些任务,如拍一部电影、组织一场音乐会、盖一座建筑物等,每一项任务没有重复性,所有的工序或作业环节都按一定的秩序进行,有些工序可以并行作业,有些工序必须顺序作业。三种生产流程的特征比较分析如表3-6所示。

表3-6 不同生产流程特征比较分析

3.3.2 产品—生产流程矩阵

生产流程设计的一个重要内容就是要使生产系统的组织与市场需求相适应。生产过程的成功与失败和生产过程组织有直接关系。什么样的需求特征,应该匹配什么样的生产流程,由此构成产品—生产流程矩阵,如图3-13所示。产品—生产流程矩阵最初由Hayes和wheelwright提出,后来得到了广泛应用。具体反映在:一是根据产品结构性质,沿对角线选择和配置生产流程,可以达到较好的技术经济性,换言之,偏离对角线的产品结构—生产流程匹配战略,不能获得好的效益;二是那种传统的、根据市场需求变化仅仅调整产品结构的战略,往往不能达到预期目标,因为它忽视了同步调整生产流程的重要性。因此,产品—生产流程矩阵可以帮助管理人员选择生产流程,对制定企业生产战略起辅助作用。

图3-13 产品—生产流程矩阵

3.3.3 影响生产流程设计的主要因素

1.产品/服务需求性质

生产系统要有足够的能力满足顾客需求。要了解产品/服务需求的特点,从需求的数量、品种、季节波动性等方面考虑对生产系统能力的影响,从而决定选择哪种类型的生产流程。有的生产流程具有生产批量大、成本低的特点,而有的生产流程具有适应品种变化快的特点,如空调、冰箱通常生产量大而品种变化不是很大,而广告和建筑设计则是产量小、定制化的,因而两者选择的生产流程类型就不同。因此生产流程设计要考虑产品/服务特征。

2.自制—外购决策

从产品成本、质量、生产周期、生产能力和生产技术等方面综合考虑,企业通常要考虑构成产品所有零件的自制—外购问题,本企业的生产流程主要受自制件的影响。如果企业加工所有的零件,不仅种类多,批量又不同,对生产系统的能力和规模要求高,那么企业不仅投资额度强,而且生产准备周期长。因此,现代企业为了提高生产系统的响应能力,只抓住战略性、对竞争力构建有重要影响的关键零部件的生产和整机产品的装配,而将大部分标准化零件的生产外包出去,利用其他企业的生产资源,既可降低本企业的生产投资,又可缩短产品设计、开发与生产周期。所以说自制、外购决策影响着企业的生产流程设计。

3.生产柔性

生产柔性是指生产系统对顾客需求变化的响应程度。表现在两个方面:一是品种柔性,是指生产系统从生产一种产品快速地转换为生产另一种产品的能力。在多品种、中小批量生产的情况下,品种柔性具有十分重要的实际意义。为了提高生产系统的品种柔性,生产设备应该具有较大的适应产品品种变化的加工范围。二是产量柔性,是指生产系统快速增加或减少所生产产品产量的能力。在产品需求数量波动较大,或者产品不能依靠库存调节供需矛盾时,产量柔性具有特别重要的意义。在这种情况下,生产流程设计必须考虑到具有快速且低廉地增加或减少产量的能力。

4.产品/服务质量水平

产品质量过去是、现在是,将来还是市场竞争的武器。生产流程设计与产品质量水平有着密切关系。生产流程中的每一个加工环节的设计都受到质量水平的约束,不同的质量水平决定了采用什么样的生产设备。

5.接触顾客的程度

对于绝大多数的服务业企业和某些制造业企业,顾客是生产流程设计中需要考虑的一个组成部分,主要是顾客对生产的参与程度影响着生产流程设计。例如,理发店、医院的运营,顾客参与程度高,产品的生产与消费同时进行,在这种情况下,顾客在参与活动过程中的各种体验就成了生产流程设计的中心,营业场所和设备布置都要把方便顾客放在第一位。而另外一些服务企业,如银行、快餐店等,顾客参与程度很低,企业的服务可以是标准化的,生产流程的设计则应追求标准、简洁、高效。

3.3.4 生产流程决策分析方法

1.定性分析方法

按不同生产流程构造的生产单位形式有不同特点,企业应根据具体情况选择最为恰当的一种。在选择生产单位形式时,影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小。图3-14给出了不同品种——批量水平下生产单位形式的选择方案,一般而言,随着图中的A点到D点的变化,单位产品成本和产品品种柔性都是不断增加的。在A点,对应的是单一品种的大量生产,在这种极端情况下,采用高效自动化专用设备组成的流水线是最佳方案。它的生产效率最高、成本最低,但柔性最差。随着品种的增加及产量的下降(B点),采用对象专业化形式的成批生产比较适宜,品种可以在有限范围内变化,系统有一定的柔性,而在具体实践中难度较大。另一个极端是D点,对应的是单件生产,采用工艺专业化形式较合适。C点是多品种中小批量生产,采用成组生产单元和工艺专业化混合形式较好。

图3-14 品种—产量的变化与生产流程方式关系图

2.定量分析方法
1)产量—费用分析法

图3-14给出的是一种定性分析的示意图,据此确定出生产流程方案后,还应从经济上做进一步分析,如图3-15所示。在产品产量一定下,每种形式生产流程的构建都需要一定的固定投资,在运行中还要支出变动费用,这时要考虑这些费用对生产流程设计的影响。

图3-15 不同生产流程方案的费用变化

图3-15中的纵轴表示费用,横轴表示产量,产量等于零时的费用是固定费用,通常指生产流程的初始投资。从图中可以看出对象专业化生产流程方案的固定费用最高,这是因为对象专业化生产系统一般采用专用设备、专用工艺装备,且有可能采用的是自动化加工设备和物料搬运设备。由于对象专业生产流程的生产效率很高,单位时间出产量很大,劳动时间消耗少,因此单位产品的变动费用相对最低(成本曲线变化最平缓)。以图中的数字为例,生产同一种产品采用对象专业化的生产流程投资额为20 000万元,采用成组生产单元的生产流程投资额为10 000 万元,采用工艺专业化的生产流程投资额为5 000万元。当产量在10万件以下时,选择工艺专业化最为经济,当产量在10万~25万件之间时,采用成组生产单元最经济,当产量在25万件以上时采用对象专业化最经济。

当然这里是将问题简化后得出的结论,实际工作中还应考虑产量上升时原材料价格的变化、经验曲线影响等一系列问题,这里不做讨论。

2)经营杠杆分析法

经营杠杆反映年总费用一定的情况下和销售收入的关系。总费用在销售收入中所占比重越高,则经营杠杆的作用越大。在其他条件不变的情况下,这意味着销售收入很小的变化都会给企业带来很大的净收益,图3-16是经营杠杆在生产系统选择中的示意图。图中的A点是采用成组生产单元时的总收入等于总费用的产量水平(盈亏平衡点)。A左侧是亏损区,A右侧是赢利区。经营杠杆就是成本函数和销售收入之间的夹角,夹角小,经营杠杆的作用小,利润或亏损的变化率也小;夹角大,经营杠杆的作用大,利润或亏损的变化率也大。例如,采用流水线生产的销售收入与总费用之间的夹角比采用成组生产单元的大,说明流水生产方式的经营杠杆作用大。

图3-16 不同生产流程方案下的经营杠杆

经营杠杆在选择生产流程时的作用有以下几个方面:

(1)产量达到一定水平后(如C点),经营杠杆作用越大,从生产流程中获得的长期收益越大。所以在C点右侧宜采用对象专业化形式生产产品。

(2)如果产量没有达到盈亏平衡点,经营杠杆作用越大,则长期损失越大。所以在C点的左侧宜采用成组生产单元生产产品。

(3)经营杠杆作用越大,未来预期利润的不确定性也越大。

(4)销售预测的不确定性越高,经营杠杆作用大的生产流程产生损失的风险越高。由于流水线生产投资大,经营杠杆作用大,应该是在产品生产、销售稳定的情况下采用。

在生产流程决策时,如所生产的产品销售不确定性大,则采用经营杠杆作用小的生产方式。

中国要求
坚持绿色发展是发展观的一场深刻革命

习近平在2014年12月中央经济工作会议上强调:“生态环境问题归根到底是经济发展方式问题,要坚持源头严防、过程严管、后果严惩,治标治本、多管齐下,朝着蓝天净水的目标不断前进。这是利国利民利子孙后代的一项重要工作,决不能说起来重要、喊起来响亮、做起来挂空挡。”其中坚持源头严防、过程严管,就是要求企业树立从产品设计和流程设计上就要考虑绿色环保的理念,而不是过去那种先污染再治理的思维模式。从宏观来讲,是一个国家的发展观的深刻革命;从微观上来看,它要求每个企业的经营理念来一次深刻变革,这样才能真正实现绿色发展。 rZiJ9vWtRXMxeXzMl/DvsWUR1G70TcnU2Va80IQ7dkrtL3G1gk77EA6DnuWt12r8

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